重塑粗粒土-黏性土混合物冲刷特性研究
2021-05-08高晓静王秋生邹福林
水利学报 2021年3期
高晓静,王秋生,李 勇,邹福林
(1.交通运输部公路科学研究院桥梁隧道研究中心,北京 100088;2.北京工业大学建筑工程学院,北京 100124;3.中铁十一局集团有限公司,湖北武汉 430061)
1 研究背景
岩土类材料的冲刷是造成河岸迁移、桥墩冲刷破坏、土石坝溃决以及水库淤积等工程问题的主要原因[1-2]。无黏性砂砾和黏性土是土体冲刷特性研究的主要对象[3-6]。然而,许多自然环境下,无黏性砂砾和黏性土并不是单独地存在,而是以混合物的形式分布[7-8]。近年来,混合土体冲刷特性研究主要针对砂土-黏性土混合物展开[9],砾石-黏性土混合物的研究较少[2]。混合土体的冲刷过程涉及许多复杂的物理和化学过程,重塑土在制样时可以对其成分和性质进行控制,采用重塑土可以更好地研究混合土体冲刷特性的影响因素和演化规律[10]。
泥沙沉积工程中,土颗粒粒径大于2 mm 的为砾石,颗粒粒径范围0.063~2 mm 的为砂粒,颗粒粒径范围0.004~0.063 mm 的为粉粒,粒径小于0.004 mm 的颗粒为黏粒[11]。文中颗粒粒径小于0.063 mm的粉粒和黏粒统称为黏性颗粒(粒径小于0.063 mm的颗粒),黏性颗粒含量(pm)是指混合土体中黏性颗粒所占的质量百分比,黏粒含量(pc)是指混合土体中黏粒(粒径小于0.004 mm的颗粒)所占的质量百分比。
不同于砂砾和黏性土,随着黏性颗粒含量的变化,混合土体表现不同的冲刷行为,临界黏性颗粒含量是判断混合土体冲刷行为的重要参数。研究发现,无黏性砂砾中加入少量的黏性土,其冲刷特性会发生明显的变化,随着黏性土含量的增加,混合土体的抗冲刷性能增强,冲刷速率降低,混合土体表现出黏性土的冲刷特性[12]。……
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